24 septembre 2022

Grande vitesse : encore plus vite ?

C'était une question récurrente dans la presse grand public, et qui émaille les discussions finalement depuis les origines du chemin de fer : faut-il aller encore plus vite ? La présentation la semaine dernière de la première rame TGV-M a marqué une rupture puisqu'elle n'ira pas plus vite que les actuelles rames. Ses bénéfices sont ailleurs, sur l'investissement, la capacité, la modularité et l'empreinte énergétique et environnementale.

Des matériels aux ambitions de plus en plus marquées

Depuis les années 1990, en France, circuler à 300 km/h est devenu une performance banale. Les années 2000 ont encore relevé le plafond à 320 km/h et certains faisaient déjà des 360 km/h le prochain cap à atteindre. Très conquérant sur le marché européen, Trenitalia communique sur les 400 km/h accessibles avec les Frecciarossa 1000, alias ETR400. Talgo n’est pas en reste avec des rames prévues pour 330 km/h et la nouvelle génération Avril voudrait atteindre sinon dépasser les 350 km/h. Mais pour l’instant, il n’en est rien : même en Espagne où les lignes à grande vitesse réalisées depuis les années 2000 sont tracées pour 350 km/h, la vitesse de croisière est généralement de 300 km/h et les possibilités au-delà ne sont mises à profit que pour rattraper un retard et ne pas devoir indemniser les voyageurs. Alstom avait développé l'AGV dans la perspective de pratiquer les 350 km/h.

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Innotrans est évidemment le lieu pour observer l'évolution des tendances de l'industrie ferroviaire : voici les deux derniers exemples de matériel à grande vitesse exposés, mettant en avant une conception pour des performances plus élevées que celles des rames connues à ce jour. En 2008, Alstom exposait le démonstrateur de l'AGV et en 2014, le groupement Bombardier - Hitachi était venu avec un Zefiro italien. © transportrail

Le mirage des descendants de l'Aérotrain

Le débat sur la vitesse s'exprime aussi au travers de l'attrait toujours marqué des médias pour des concepts tels qu'Hyperloop ou SpaceTrain affichant des vitesses jusqu'à 1300 km/h. Pour le premier, le bail du site de Toulouse-Francazal a été résilié par la Métropole, qui a perdu près de 6 M€. Officiellement, la société Hyperloop TT lorgne sur un autre terrain du côté de Muret pour un tube expérimental de 10 km. Mais les collectivités ont été - enfin ! - refroidies. Compréhension rapide... mais il faut expliquer longtemps. Quant à SpaceTrain, le concept passe des pages technologiques à la chronique judiciaire, d'abord suite à une plainte pour non-versement de salaires et ensuite pour de fausses déclarations de chômage partiel pour bénéficier des aides de l'Etat, alors que certains salariés auraient continué à travailler... tandis que d'autres avaient déjà démissionné.

Et dès lors que Elon Musk lui-même a reconnu que le concept n'avait pour seul but de torpiller le projet de TGV en Californie, il n'est point besoin de s'étendre sur la questioN.

Comme un goût de pragmatisme

Ce plafonnement de la vitesse a plusieurs raisons d'ordre économique et liés pour partie aux choix de conception des lignes à grande vitesse en France, notamment le choix de la voie ballastée, la valeur de l'entraxe des voies et l'aérodynamique du matériel roulant. Ainsi, passer de 300 à 320 km/h entraîne déjà une augmentation des coûts de maintenance de 25 à 30% de l'infrastructure, et une consommation d'énergie plus importante. Nous y revenons par la suite. Autre élément à ne pas négliger, le bruit et les riverains, même si l'acceptabilité des lignes nouvelles n'a jamais été très élevée : tout le monde veut profiter du service, mais à condition qu'il passe loin de chez soi... pour critiquer ensuite une accessibilité difficile.

Du côté des gains, abordons d'abord quelques principes : il ne faut pas oublier que le système ferroviaire est fondé pour large partie sur des coûts fixes par paliers : c’est lorsque l’augmentation de la vitesse permet de faire la même offre avec moins de matériel ou une desserte accrue à iso-parc qu’apparaît le gain réel, sauf – évidemment – à concevoir des dessertes sur le seul critère de la rotation du matériel et à ne pas intégrer la structuration en horaire cadencé (comme Ouigo), mais en négligeant un peu la sensibilité du voyageur. Exemple : il faudrait pouvoir relier Paris à Lyon Perrache en 1h45 maximum au lieu de 2h08 pour gagner une rame dans une desserte cadencée à l'heure, à condition de généraliser de façon fiable des crochets aux terminus en 30 minutes. Qui plus est, le bénéfice d'une vitesse accrue ne vaut que sur de longs parcours sans arrêts : il est par exemple possible de tenir 1h48 sur Paris - Strasbourg sans pour autant dépasser 300 km/h.

Et dans l'absolu, on peut en profiter pour souligner un paradoxe français, qui ne lésine pas sur les investissements à quelques dizaines de millions d’euros par minute gagnée, mais qui ne s’offusque pas de voir une rame coûtant plus de 30 M€ circuler sur plusieurs kilomètres à 30 ou 40 km/h pour accéder aux grandes gares. Le temps gagné, c’est aussi celui qu’on ne perd pas… Avantage global pour le système ferroviaire, agir sur ces zones pour relever la vitesse à au moins 60 km/h ne bénéficierait pas qu'aux liaisons longue distance à grande vitesse, mais à tous les trains. « Le progrès ne vaut que s’il est partagé par tous ».

Conception de l'infrastructure : une autre limitation de la vitesse

Le classicisme dans la conception des lignes à grande vitesse française, essentiellement sur voie ballastée, tranche avec le recours à la voie sur dalle en béton dans la plupart des autres pays. C'est plus cher à la construction, mais plus économique en maintenance courante. La question ne se pose que pour le renouvellement, plus complexe. La voie sur dalle autorise, à rayon de courbe constant, des dévers accrus donc des vitesses légèrement supérieures, mais aussi une réduction de l’entraxe entre les voies, donc des emprises moins gourmandes en foncier. Une aérodynamique plus poussée du matériel, comme au Japon, permet des vitesses accrues.

Sur JR East, les rames du Shinkansen larges de 3,40 m (contre 2,89 m en France) peuvent circuler à 320 km/h avec un entraxe de 4,20 m comme celui de la LGV Sud-Est qui admet entre 270 et 300 km/h. En outre, les rames japonaises sont généralement encore plus légères : exemple avec la série E7 apte à 320 km/h, composée de 10 voitures dont 8 motorisées, développant 10 MW avec une masse de 453 tonnes réparties sur 40 essieux, soit 11,3 tonnes à l’essieu (à vide) et une puissance massique de 22 kW / t. Les rames Duplex Océane disposent d’une puissance massique légèrement supérieure (9280 kW pour 399 tonnes soit 23,3 kW / t), avec une motorisation concentrée sur les 8 essieux des 2 motrices, et une charge à l’essieu de 15,3 tonnes (à vide). Un écart non négligeable quant à la sollicitation de la voie, surtout sur plateforme ballastée. Le coût de maintenance supplémentaire entre 300 et 320 km/h a été évalué entre 20 et 30%.

L'aérodynamique joue aussi sur l'insertion des infrastructures et limite le recours aux murs anti-bruit, qui obèrent l'agrément de voyage en privant les voyageurs de la contemplation de certains paysages. Ceci dit, il y aussi le syndrome de la trumite, qui consiste à avoir des places assises borgnes, entre deux fenêtres...

La nouvelle génération de TGV français, développé par Alstom et SNCF Voyageurs, améliore son aérodynamique mais d’abord dans un souci de réduction de la consommation d’énergie : il n'est plus question d'une vitesse accrue, même si le profil en courbe, le dévers et l'entraxe des lignes réalisées depuis les années 1990 est compatible avec une vitesse théorique de 350 km/h, car l'ensemble des requis ne sont pas réunis.

Un peu de géographie pour finir

Enfin, rouler plus vite suppose de s'arrêter le moins souvent possible pour que le bénéfice soit réel, ce qui remettrait sur la table des discussions le lien entre la grande vitesse ferroviaire et le maillage du territoire. L'intérêt de pratiquer une vitesse plus élevée n'aurait de sens sur le plan commercial que pour de très longues distances entre deux gares, donc essentiellement sur des trajets au départ de Paris vers des destinations très éloignées. Le plus long parcours sans arrêt sur LGV reste Paris - Marseille, mais seule la partie au sud de Valence TGV dispose d'une vitesse de tracé de 350 km/h. Sur Paris - Bordeaux, trajet plus court, c'est après Tours que l'infrastructure est en théorie calibrée pour aller au-delà de 320 km/h. Reprendre l'entraxe des voies et rectifier certaines courbes est une option bien peu crédible au regard de l'investissement à consentir et du bénéfice réel.

Aussi, même dans une optique européenne, le bénéfice resterait modeste : sur un Paris - Barcelone, il faudrait, pour vraiment obtenir un gain de temps significatif, non seulement réduire le nombre d'arrêts desservis (par exemple Valence TGV), convertir CNM en LGV (le tracé le permet) au détriment du fret et avec l'épineuse question du choix entre les gares de Nîmes Pont du Gard et de Montpellier Sud de France et enfin réaliser LNMP en ligne à grande vitesse de bout en bout ce qui n'est pas le schéma retenu. Bref, beaucoup de conditions qui, à ce jour, rendent peu crédibles les perspectives de trains à plus de 320 km/h en France.


10 juillet 2022

Belgique : Namur - Luxembourg en 25 kV

Durant 3 semaines pendant le mois d'août à venir, le trafic sera totalement interrompu sur la ligne 162 du réseau ferroviaire belge entre Ottignies et Arlon, dans le cadre de la modernisation de l'axe Bruxelles - Luxembourg. Décidée en 2006, l'opération s'appuie sur le renouvellement complet de l'infrastructure avec un relèvement de la vitesse, alors de l'ordre de 130 km/h, pour atteindre 160 km/h autant que possible, grâce à des rectifications de courbes. L'entrevoie est également élargi pour accroître le gabarit et conforter ce programme de relèvement de vitesse. La signalisation est évidemment adaptée en conséquence. Elle comprend aussi la modernisation de l'alimentation électrique : depuis 2006, la caténaire a été progressivement remplacé par des équipements compatibles avec une migration en 25 kV entre Namur et Luxembourg dès lors que la totalité du parcours aura été équipé et les nouvelles sous-stations construites.

L'ensemble de la modernisation Bruxelles - Luxembourg a été évalué à 1,15 MM€, dont 155 M€ pour pour la seule réélectrification. Elle procurera un gain de temps de près de 20 minutes, avec une liaison Bruxelles - Strasbourg potentiellement comparable au parcours via la France en TGV, mais passant par l'aéroport de Roissy, et malgré un profil pas toujours facile puisque comprenant des rampes de 16‰. Il faut cependant être patient car cette modernisation se déroule par étapes, et a fait l'objet de plusieurs remises en cause compte tenu de son coût. Le projet ne sera achevé qu'en 2027.

La ligne 162 supporte un trafic d'intérêt européen puisqu'elle se situe sur le corridor depuis les ports de la mer du Nord vers l'Allemagne, la Suisse et l'Italie. Les lignes 165 et 166 entre Dinant et Athus, parallèles mais passant au plus près de la frontière franco-belge, ont déjà été converties au 25 kV. Côté luxembourgeois, l'élimination de la zone en 3000 V avait été décidée dès 2016, et mis en oeuvre en 2018, pour unifier le réseau en 25 kV.

La démarche est intéressante vue de France, puisque des questions similaires se posent sur les lignes alimentées en courant continu, mais à 1500 V seulement : la conversion au 25 kV revient fréquemment dans les discussions, notamment au sud de Bordeaux pour remplacer la caténaire bientôt centenaire d'origine Midi et sur des axes aux installations à peine plus récentes comme Paris - Le Mans. Jusqu'à présent, la seule opération de ce type a concerné la section Bellegarde - Genève, car elle présentait un intérêt significatif pour les CFF dans le cadre de Léman Express, afin de se contenter d'un système sous 15 kV 16 2/3 Hz et sous 25 kV 50 Hz.

Néanmoins, l'opération belge est facilitée par le maillage du réseau et l'existence d'itinéraires alternatifs pour gérer les reports de trafic pendant les travaux : c'est bien plus difficile en France. Qui plus est, avec le sous-financement structurel du réseau ferroviaire français et une conception étroite des projets créant une frontière infranchissable entre renouvellement et modernisation, de tels schémas semblent assez peu probables.

 

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29 avril 2022

Centre : trois lignes en chantiers… pour si peu de trains

Depuis août dernier, la section Châteaudun – La Membrolle de la « petite ligne » Paris – Tours est en travaux. La première phase entre Vendôme et La Membrolle. Le chantier s’est déplacé vers le nord sur le tronçon Châteaudun – Vendôme. Au total, SNCF Réseau procède à 50 km de renouvellement complet de la voie et du ballast et 5,5 km sont partiellement traités. Le coût de cette opération atteint 51 M€.

Sur la ligne Tours – Chinon, l’année 2022 constitue la deuxième phase d’un programme de renouvellement partiel de la ligne, d’un montant d’environ 31 M€. L’année dernière, 7 km ont été traités, incluant le tunnel de Chinon. Le programme de l’année 2022 est plus léger avec des remplacements ponctuels de rails, de ballast et de traverses.  Les travaux se poursuivront en 2023.

Sur la ligne Tours – Loches, après des mesures d’urgence en 2019, le renouvellement se terminera à l’été. D’un montant de 36 M€, il autorisera le retour aux performances nominales, éliminant l’ensemble des ralentissements.

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Autheuil - 12 mai 2019 - Circulant sur une voie dont on devine l'âge au travelage distendu et au rail fin type double champignon, cet X72500 est évidemment contraint à circuler à une vitesse qui n'est pas en rapport avec les aptitudes du tracé et de sa motorisation. Qui plus est, sur les lignes en travaux en Région Centre, les trains sont beaucoup trop rares. © Ch. de Boisfleury

Ces travaux sont évidemment majoritairement financés par la Région Centre et ont en commun d’abord l’absence d’opportunisme quant à la performance des infrastructures du fait de leur renouvellement. La suppression des rails double champignon pourrait, dans le premier cas, être l’occasion de réitérer ce qui avait été fait voici plus de 20 ans, en relevant la vitesse à 120 voire 140 km/h du côté de Château-Renault. La section Vendôme – La Membrolle dispose pourtant de capacités résiduelles pour y améliorer la vitesse et l'attractivité du temps de parcours. Même chose sur Tours – Loches où il serait facile de dépasser les 75/85 km/h de référence pour atteindre 100 km/h, vitesse suffisante pour assurer Tours – Loches en 51 minutes.

Et il n’y a aucune réflexion sur l’offre : la desserte de ces lignes reste faible, sinon squelettique. C’est « moins pire » sur Tours – Chinon qui dispose de 8 allers-retours (en semaine) grâce au block automatique avec télécommande depuis Joué, mais qui justifierait sans problème une douzaine de rotations en semaine et un cadencement aux 2 heures le week-end. Avec Azay le Rideau et Chinon, le potentiel touristique bien valorisé pourrait remplir les trains, mais manifestement, cette idée ne semble toujours aussi incongrue puisqu'elle n'est pas mise en oeuvre.

En revanche, sur Tours – Loches et Châteaudun – Vendôme, si ces lignes sont gérées en cantonnement téléphonique et donc très faiblement capacitaires, il y aurait déjà matière à aller au maximum autorisé, soit entre 9 et 11 trains par jour (5 allers-retours) : il n’y en a que 3 sur Tours – Loches et 2 sur Tours - Vendôme. Ce serait déjà une première étape, certes insuffisante, mais qui pourrait amorcer une revitalisation de ces lignes en attendant un nouvel investissement sur la signalisation. Rénover l'infrastructure sans ajouter de trains : dans quel but ?

31 juillet 2021

Nantes - Bordeaux : un premier gros chantier réalisé

C'est un chantier emblématique : d'abord par sa longueur de 103 km ; ensuite par sa localisation sur l'axe Nantes - Bordeaux, qui est quand même considéré comme une ligne de desserte fine du territoire ; enfin par les choix techniques retenus sur cette opération qui aura finalement coûte 155,5 M€.

Cette section était particulièrement dégradée et avait imposé une limitation de la vitesse à 60 km/h sur la totalité du parcours, qui se retrouvait allongé de plus de 50 minutes. Le budget mobilisé dans le Contrat de Plan Etat-Région ne permettait pas un renouvellement à l'identique des 2 voies, sachant qu'avec 4 allers-retours par jour, l'intérêt de la double voie pouvait être remis en question. Il fallait aussi renouveler l'ouvrage franchissant le Lay, qui imposait une restriction à 40 km/h, et qui a été traité en amont du renouvellement de la voie, incluant un traitement de la plateforme dans ce secteur en lisière du marais poitevin.

Avec ce renouvellement, la vitesse a pu être lissée à 130 km/h, alors qu'existaient de nombreuses sections à 110 km/h, en profitant de la généralisation des automoteurs. Les rectifications de courbe n'ont pas été retenus puisqu'il fallait - au cas où - préserver la possibilité d'un retour à double voie, qui apparaît quand même bien hypothétique.

Il fallait aussi renouveler la signalisation, puisque le block manuel régional Nantes-Bordeaux datait de 1903. SNCF Réseau a mis en oeuvre pour la première fois le nouveau block automatique de voie banalisée à métazones, avec commande centralisée depuis La Roche sur Yon et poste informatique type PAI 2006, c'est-à-dire le niveau préliminaire de la démarche NExT Regio, le tout avec transmission par fibre optique. Ce nouveau block s'affranchit de la limite de longueur des cantons en BAPR classique, fixée à 15 km, ce qui est une source d'économies. Le parcours dispose de 2 évitements statiques à Luçon, où se croisent les trains de l'axe Nantes - Bordeaux, et à Marans, pour donner un peu de souplesse. Dans la nouvelle configuration, il est ainsi possible de passer de 4 à 16 allers-retours par jour avec un seul croisement. Il y a donc de la marge.

La gare de Luçon a été modernisée et mise en accessibilité. Enfin, 62 passages à niveau ont été sécurisés.

Pour l'axe Nantes - Bordeaux, il reste encore fort à faire car désormais, les ralentissements pour cause de vétusté de l'infrastructure se situent entre Beillant et Saint Mariens, coûtant plus de 25 minutes à l'ensemble des trains (sur l'une des sections les plus circulées de la transversale). Mais il ne faut pas oublier que la section La Rochelle - Saintes reste gérée avec le même block manuel que celui qui vient d'être enfin déposé au nord de La Rochelle. Une seconde opération NExT Regio devrait donc être programmée dans la décennie, d'autant qu'entre le développement de la desserte périurbaine de La Rochelle et l'essor des liaisons intervilles voulues par la Région Nouvelle Aquitaine, le trafic est plutôt appelé à croître sur cet axe.

 

14 juillet 2021

Retour des trains sur Angoulême - Beillant

Début juillet, les trains sont revenus sur la relation Angoulême - Saintes - Royan après les 6 mois de travaux, d'un montant de 30 M€, réalisés sur la section Angoulême - Beillant, destinés à assurer la tenue des performances de cette ligne et, là où le tracé en courbe le permet, à prédisposer un relèvement de la vitesse à 140 km/h : 33 km de renouvellement en plusieurs zones arrivant en fin de vie dont 7 avec reprise de la plateforme pour assainissement, 13 passages à niveau sécurisés, et la préparation d'une dernière étape de modernisation de cette ligne de desserte fine du territoire avec l'automatisation de la signalisation et la création d'une commande centralisée, en recourant aux équipements classiques analogiques compte tenu du passif du projet (retardé à plusieurs reprises par manque de ressources d'études et de travaux).

Parallèlement, la Région Nouvelle Aquitaine planche sur l'évolution de la desserte de l'étoile de Saintes. La branche d'Angoulême constituant désormais pour la côte charentaise la voie d'accès la plus efficace aux dessertes nationales par rapport à la branche de Niort, elle devrait pouvoir justifier une cadence à l'heure. Autre volet à prendre en compte, le devenir des activités du terminal combiné Naviland Cargo situé à Cognac, de nature à diversifier l'usage de cette ligne.